上榆泉煤礦一期工程水土保持監測成果分析

王征蘭

(忻州市水土保持科學研究所)

1 項目及項目區概況

1.1 項目概況

魯能河曲礦區上榆泉礦井一期工程,井田地處晉、陜、蒙(黑三角)接壤地區河東煤田的北段,煤層淺,易開采,礦區工業場地坐落在巡鎮陽面村東北端300 m處黃河二級階地上。根據山西魯能河曲礦區勘測與規劃,工程包括上榆泉礦井(一期)和黃柏礦井(二期),礦區總面積 110.6 km2,地質儲量 33.04億 t。上榆泉礦井井田面積 28.47 km2,地質儲量 8.8億 t。一期工程生產規模為 3000 kt/a,主要建設內容為主平硐、副平硐、風井硐、地下井巷、動篩排矸工程、洗煤場、矸石場、風井場、棄渣場、工業場地及進場公路等。

2004年 6月,由山西省水土保持科學研究所編制完成《山西省河東煤田魯能河曲礦區上榆泉礦井一期工程水土保持方案報告書(報批稿)》;2005年2月 2日,水利部水土保持司以水保監便字[2005]第 62號文進行了批復。工程建設期從 2004年 2月至 2005年 7月,為期 18個月。在此階段,建設方已按照水土保持方案的要求,在該項目水土流失防治責任范圍內實施了水土流失防治措施,使整個項目區的水土流失得到了有效的控制。

1.2 項目區概況

項目區交通方便,由寧武縣陽方口經五寨縣三岔、韓家樓至河曲縣的柏油公路在工業場地西側400 m處通過,距北同蒲鐵路陽方口車站 140 km,新建的河曲電廠鐵路專用線在工業場地東側經過。

項目區地處晉陜峽谷東岸的黃土丘陵溝壑區,為黃河中游多沙粗沙區,屬國家級水土流失重點治理區。區域屬暖溫帶大陸性季風氣候,年平均氣溫8.2℃,年平均風速 1.0-2.5 m/s,多年平均降水量425.0 mm,年均蒸發量 1804.6 mm,最大凍土深度1.41 m,無霜期 168 d。

2 監測分區與監測點布設

2.1 監測分區

根據工程實際情況,將項目區分為 2個水土保持監測分區,即黃土緩坡丘陵區和黃土丘陵溝壑區。黃土緩坡丘陵區包括工業場地及施工臨時占地、進場道路、鐵路車站等,占地面積 32.02 hm2;黃土丘陵溝壑區包括風井場地、主副平硐施工區及棄渣場、矸石場等,占地面積 39.3 hm2。

2.2 監測點布設

根據不同工程對地表擾動特點的不同,按照工程類型在不同監測區選擇具有代表性的地段或場地,布設定位監測點。具體位置為矸石場、棄渣場、攔渣壩、工業場地綠化區、施工區臨時占地。其中,在棄渣場、矸石場主要調查水保工程防護形式、植物措施布局及其防治效果;在場地綠化區主要調查植物成活率、保存率和生長情況;施工區臨時占地主要調查生態恢復情況及其效果;進場道路主要調查排水設施完善情況和道路兩邊綠化情況;攔渣壩主要觀察壩體位移及沉降等安全情況以及兩側開挖面水蝕情況;采空塌陷區主要調查塌陷情況。

3 監測內容

3.1 防治責任范圍動態監測

項目的水土流失防治責任范圍包括項目建設區和直接影響區。根據工程建設的永久、臨時占地實際,準確確定水土流失防治責任范圍面積。

3.2 運行期矸石場動態監測

主要通過矸石壩的壩體位移、沉降、排放工藝等對矸石場防治措施實施效果和穩定性進行監測。

3.3 水土流失防治動態監測

主要包括水土保持工程措施和植物措施監測,其中,工程措施主要監測實施數量、質量、防護工程穩定性、完好程度、運行情況和措施的攔渣保土效果;植物措施包括林草種植面積、成活率、保存率、生長情況及林草覆蓋率(郁閉度)等。

4 監測方法

4.1 調查監測

調查監測是指定期采取全線路調查的方式,通過現場實地勘測,利用 GPS定位儀結合 1∶5000地形圖等工具,按標段測定不同工程量、地表擾動類型和面積及水土保持措施實施情況。面積監測首先對大的調查區按擾動類型進行分區,如堆渣、開挖面等,同時記錄調查點名稱、工程名稱、擾動類型等,然后測定形狀和面積。對于棄土棄渣的侵蝕量,選取 5-10 m寬的坡面樣方,對每條沖溝測定溝長和上、中、下各部位的溝頂寬、底寬、溝深,推算流失量。

4.2 重點調查

重點調查是在全面調查的基礎上,選取各類型區代表性的地段進行深入調查,對所選對象比較完整地分析統計圖件、施工、驗收等方面的資料并進行匯總,同時對工程、植物措施進行實測,判定其防護效果。

5 監測結果

5.1 防治責任范圍動態監測結果

工程建設過程中考慮到運煤便利,設運煤車站一處,占地 3.52 hm2,為永久占地;棄土場由于棄土被利用,故棄土場不存在,占地減為零;棄渣場占地由原來的 1.97 hm2增加為 2.34 hm2;矸石場地址發生了變更,面積由原來的 5.02 hm2增加到31.82 hm2。由于以上建設項目內容的調整及變更,上榆泉煤礦一期工程的防治責任范圍由原來的227.31 hm2調整為 246.43 hm2,其中,永久占地由原來的 39.16 hm2減少為 29.35 hm2,而臨時占地面積則由原來的 15.16 hm2增加為 42.04 hm2,項目建設區增加為 71.39 hm2,直接影響區增加為175.04 hm2。

5.2 棄土棄渣動態監測結果

工程在設計中認定的基建期土石方開挖量為80.04萬 m3,回填量為 5.24萬 m3,棄渣(土)量為74.80萬 m3。運行期年棄矸石 15萬 m3。監測結果顯示,施工期實際發生棄土棄渣量為 9.09萬 m3,比設計棄土棄渣量減少了 65.71萬 m3。

5.3 土壤流失量動態監測結果

(1)工業場地永久建筑物及道路、場地已硬化,建筑指數為 0.86;廠區廣場已平整、綠化,綠化指數為 14%。其侵蝕量很小,可計為不流失面積。

(2)棄渣場防治區已布設攔渣工程,所有棄渣均堆放在棄渣場內,其流失量很小,可忽略不計,但需要完善排渣工藝,增設植物措施。

(3)土方開挖區,主要侵蝕方式為重力侵蝕和水力侵蝕。據對 1#攔渣壩左側取土開挖面實地調查,滑坡段長 5 m,最大高度 6.5 m,滑坡體積為211.6 m3。

為了準確反映區域內的土壤流失狀況,監測時段內選擇工業場地南面土質開挖面和 1#攔渣壩左側土質開挖面進行面蝕調查。依據忻州市水土保持科學研究所在河曲曲峪試驗場多年的觀察資料(觀測點距項目區 5 km),并根據監測時段內降雨資料分析,推算出調查區域 0.08 hm2面積的侵蝕量為85.32 t,土壤侵蝕模數為 8532.95 t/km2·a。對有野生植被和工程防護的開挖面 0.024 hm2的監測結果,土壤侵蝕模數為 2100.25 t/km2·a。

5.4 水土保持防治措施監測結果

水土保持工程措施包括 2座攔渣壩、1處擋渣墻,均保存完好,正常運行。土地復墾面積共計7.54 hm2,其中 1#攔渣壩 0.68 hm2,2#攔渣壩0.94 hm2,矸石場 4.01 hm2,臨時施工場地1.91 hm2。

水土保持植物措施主要是廠區、開挖邊坡、公路、棄渣場等分區綠化,綠化方式以鋪草皮、栽植喬木、灌木及花卉為主,同時包括自然植被恢復。廠區完工后綠化面積 3.15 hm2,綠化系數 21.04%;防治責任范圍內可恢復的植被面積為 15.50 hm2,其中建設區 14.97 hm2,直接影響區 0.53 hm2,實際恢復植被 11.69 hm2。

5.5 水土流失防治效果動態監測結果

據監測資料分析,上榆泉煤礦一期工程擾動土地整治率為 95.74%,土壤流失控制比達到 0.7,攔渣率達到 98.5%,水土流失治理度為 92.68%,植被恢復系數 75.42%,林草覆蓋率 22.35%。對照水土保持方案確定的防治目標,基本達到要求。